JPH0460112A - ディーゼル機関 - Google Patents

ディーゼル機関

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JPH0460112A
JPH0460112A JP2173154A JP17315490A JPH0460112A JP H0460112 A JPH0460112 A JP H0460112A JP 2173154 A JP2173154 A JP 2173154A JP 17315490 A JP17315490 A JP 17315490A JP H0460112 A JPH0460112 A JP H0460112A
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combustion chamber
combustion
fuel
nozzle
chamber
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Yoshihiko Sato
義彦 佐藤
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Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はディーゼル機関に係り特に、ピストンに互いに
連通する２つの燃焼室を形成し、方の燃焼室に対して他
方の燃焼室の燃焼を時期的に遅らせて燃焼させるように
構成したディーゼル機関に関する。
［従来の技術］ 燃料を自発的に着火燃焼させるディーゼル機関には、大
別してピストン頂部に燃料を自発燃焼させる燃焼室を凹
設した直接噴射式ディーゼル機関や、このピストンの燃
焼室とは別にシリンダヘッド内に予燃焼室としての渦流
室を形成した副室式ディーゼル機関がある。直接噴射式
ディーゼル機関は、副室式ディーゼル機関のようにシリ
ンダ内と連通ずる通路の形成を必要としないため、通路
の絞り損失がなく燃費がよいという長所を有している反
面、ピストン内に生成されたスワール流やスキッシュ流
が拡散燃焼期に減衰されてしまうため、副室式ディーゼ
ル機関に対してスモーク（黒煙）排出量が増加してしま
うという問題があった。
また、最近ではピストン頂部に燃焼室を形成すると共に
、その燃焼室を形成する側壁に通路を介して燃焼室と連
通ずる渦流室を形成し、その渦流室の下部と燃焼室との
壁をガス噴出口で連通させ、そしてシリンダヘッドに上
記通路を通じて渦流室内へ燃料を供給すると同時に燃焼
室に燃料を供給する燃料噴射ノズルを設けた［直接噴射
式ディゼルエンジン」　（実開昭６２−７２４３３号）
の提案がなされている。
［発明が解決しようとする課題］ しかし提案のように燃焼室と渦流室とに同時に燃料を噴
射するように構成すると燃焼室に対して容積の小さな渦
流室が先に着火燃焼を起こす可能性が高く、噴出ガスに
よって燃焼前半で燃焼室内を撹拌することが可能であっ
ても、拡散燃焼期にまで流動化状態を継続させることは
側底困難であるという問題があった。
本発明はスワール流、スキ・ｙシュ流が減衰されてしま
う燃焼行程の後半以降、すなわち拡散燃焼期に、燃焼室
に撹拌流を生じさせるように構成することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するためにピストン頂部にこれ
を窪ませて第１燃焼室を設け、該燃焼室の底部中央部に
、内部に第２燃焼室を区画しな突出部を設け、該突出部
の頂部に燃料導入口を開口すると共に側部に燃焼ガス噴
出口を開口し、第１燃焼室内を臨ませて第１燃焼室内に
燃料を供給するための第１１１１０と第１燃焼室の拡散
燃焼期に上記燃料導入口に燃料を供給するための第２噴
口とを有して構成した燃料噴射ノズルを配設したもので
ある。
［作用］ 燃焼用空気は、第１燃焼室内に流入し、突出部及び側壁
部に沿って円周方向に旋回する。圧縮行程終期に第１燃
焼室の開口用りに分布していた燃焼用空気は、ピストン
の頂面のクリアランスの消失に伴い半径方向内方へ送り
出されて第１燃焼室内に流入し、第１燃焼室内の側壁部
側で上下方向に旋回する。すなわち第１燃焼室の突出部
側にはスワール流が生成され、第１燃焼室の側壁部側に
はスキッシュ流が生成される。圧縮上死点手前で第１噴
口が開放されて第１燃焼室の側壁側へ燃料噴霧が供給さ
れると燃料噴霧は、第１燃焼室内の高温な雰囲気によっ
て蒸発されると同時にスワール流及びスキッシュ流の撹
拌を受けて空気とＭ極的に混合され予混合気として分散
１分布される。
予混合気に着火が生じると火炎は速やかに伝播され、突
出部の温度及び第１燃焼室内の温度は昇温される。そし
て第１燃焼室の拡散燃焼期には、第１噴口に遅れて第２
噴口も開となり、第２燃焼室内に燃料噴霧が供給される
ようになる。このため、拡散燃焼期に第２燃焼室内で瞬
時のうちに予混合燃焼が行われ、第２燃焼室内の燃焼ガ
スがガス噴出口から第１燃焼室内へ勢いよく噴出され、
拡散燃焼期に第１燃焼室を強く撹拌し煤を攪拌する。
［実施例］ 以下、本発明の好適一実施例を添付図面に基づいて説明
する。
第１図に示されているようにシリンダヘッド１とシリン
ダボディ２とで区画形成されたエンジン３のシリンダ４
内には、これに往復動自在にピストン５が収容されて設
けられている。ピストン５の頂部６には、上記ピストン
５の圧縮行程終期に霧化燃料を受入れて蒸発させ、自発
的な燃焼を行わせるための第１燃焼室７が形成されてい
る。具体的に第１燃焼室７は、ピストン５の頂面８を基
準面として、その頂面８を軸心方向下方へ深く窪ませた
窪み９によって構成されている。この窪み９は、平坦な
底面部１０と、その底面部１０の外周縁に沿って形成さ
れた側壁部１０ａとで区画形成されている。底面部１０
に対する側壁部１０ａは、半径方向内方ヘリラス状に＃
、倒させて形成されている。つまり、側壁部１０ａを半
径方向内方へ傾斜させて形成することによって窪み９の
シリンダ４に対する開口径を縮小して第１燃焼室７内に
強度の高いスワールを生成するようにし同時に、頂面８
を半径方向内方へ実質的に延長させ、第１燃焼室７内に
強度の高いスキッシュ流を生成するようにしている。
さて本発明の目的とするところはスワール流。
スキッシュ流が減衰されてしまう燃焼行程の後半以降、
すなわち拡散燃焼期に、第１燃焼室７に撹拌流を生じさ
せ、スモーク量が減少されるように構成することにある
。
そこで、本発明では窪み９の底面部１０に第１燃焼室７
に対して隔壁によって仕切られた別の第２燃焼室を区画
形成すると共に、拡散燃焼期に第１燃焼室７内にその第
２燃焼室の燃焼ガスを噴出させ、その噴出させた燃焼ガ
スで第１燃焼室７内を攪拌するように構成する。具体的
には窪み９の底面部１０に、その軸心部位にシリンダヘ
ッド１側へ隆起させて円形の台座部１１を形成すると共
に、その台座部１１上に、球体状に台座部１１より外形
寸法の大きい球状の突出部１２を一体に形成し、そして
その突出部１２内を球状に空洞化させて突出部１２内に
第２燃焼室１３を区画形成する。突出部１２の頂部には
、第２燃焼室１３内と第１燃焼室７内とを連通させ１つ
の燃料導入口１４を開口して形成し、側部には円周方向
に間隔をおいて燃焼カス噴出口１５を開口して形成する
。
一方、燃料噴射ノズル１６は、第１図及び第２図に示す
ように上記第２燃焼室１３の上位に位置させてシリンダ
ヘッド１に収容され、圧縮上死点前で第１燃焼室７へ燃
ｆｌ噴霧を供給するように構成されていると共に、その
第１燃焼室７に対して時期的に遅れた拡散燃焼期手前で
第２燃焼室１３内へ燃料噴霧を供給するように構成され
ている。
本発明が採用する燃料噴射ノズル１６はノズルボディ部
１７とノズルホルダ部１８とこれらの接続部間に介設さ
れたりテーニング部材１つとに大別して構成されている
。
ノズルボディ部１７はノズルボディ２０とこのノズルボ
ディ２０内に摺動自在に収容された針弁２１とで構成さ
れている。針弁２１は、主軸部２２の後端に上記リテー
ニング部材１９の軸心の穴２３に挿通されるブツシュロ
ッド部２４か縮径されて形成されていると共に、主軸部
２２の先端側をテーパ一部を介して順次３段階に縮径さ
せて形成されている。つまり、主軸部２２側のテーパ部
は燃料圧力を受けるため受圧面２４となり、受圧面２４
より先＠側のテーパ一部は弁シート２５となり、さらに
先端のテーパ一部はスロットル面積を可変させるスロッ
トル軸部２６となる。
ノズルボディ２０は、上記主軸部２２を摺動自在に収容
する弁案内穴２７の先端側にこれを半径方向内方に縮径
させて上記弁シート２５を着座させる弁座２８が形成さ
れていると共に、弁座２８に弁シート２５を着座された
状態において、上記弁シート２５の後端から弁座２８上
端までの弁案内穴２７を半径方向外方に拡径して燃料圧
力室２９が形成されている。弁座２８には円周方向に間
隔をおいて複数の第１Ｄｉ口３０が開口して形成され、
また弁座２８の軸心位置には、これを開口して上記スロ
ットル部２６と弁座２８との間に形成された噴口係合軸
部３１を摺動自在に収容する穴径の第２噴口３２が形成
されている。
ノズルホルダ部１８は、ノズルホルダ３３の中間部を半
径方向内方に縮径させてノズルホルダ３３内を前部ばね
室３４と後部ばね室３５との２室に仕切るリテーナ部３
６が形成されている６前部ばね室３４には、リテーニン
グ部材１９に着座されるピストン部３７を一体に有し、
上記リテナ部３６の六３８に嵌合するブツシュロッド３
つが設けられ、後部ばね室３５には、上記リテーナ部３
６に着座させてピストン状のスプリングリテナ４０が設
けられている。ピストン部３７の先端面には上記ブツシ
ュロッド部２４の後端を係合させる凹部４１が形成され
ている。そして前部ばね室３４には、上記リテーナ部３
６と上記ピストン５部との間に介設されこれらに弾発力
を付勢する第１リターンスプリング４２が設けられ、後
部はね室３５には、第２リターンスプリング４３が設け
られている。
ところでブツシュロッド３つの後端とスプリングリテー
ナ４０との間には、上記針弁２１の噴口係合軸部３１の
軸長よりは短く、かつ、ブツシュロッド３９のリフトが
第１リターンスプリング４２の開弁時のばね荷重を越え
た時に初めてブツシュロッド３９の後端がスプリングリ
テーナ４０に当接されるようなりリアランスが設定され
ている。また、第１リターンスプリング４２のはね荷重
Ｐ１と、針弁２１の全リフト時のばね荷重Ｐ２との関係
は、ｐ、＜ｐ２の関係を満足するように決定され、そし
て第１噴口３０の向きは第１燃焼室７の側壁向きに決定
され、第１噴口３０の向きは上記燃料導入口１４向きに
決定されている。
このように本発明が使用する燃料噴射ノズル１６は、通
常のスロットルノズル１６の噴口を第１噴口３０に対し
て遅れて開放される第２噴口３２として使用するために
、噴口停台軸部３１の長さを、第２噴口３２の長さとほ
ぼ同等に定め、その鳴口係台軸部３１の先端にスロット
ル軸部２６を形成し、そして弁座２８に円周方向に間隔
をおいて第１噴口３０を形成する一方で、ブツシュロッ
ド３９の後端とスプリングリテーナ４０との間に、上記
針弁２１の噴口係合軸部３１の軸長よりは短く、かつ、
ブツシュロッド４０のリフトが第１リターンスプリング
の開弁時のはね荷重を越えた時に、初めてブツシュロッ
ド３９の後端が、スプリングリテーナ４０に当接される
ようなりリアランスを形成することにより、燃料圧力室
２つの圧力がまだ低い時期、すなわち燃焼前半に第１噴
口３０のみを先に開放させ、燃料圧力室２９の圧力が高
くなると第１噴口３０のみならず第２噴口３２をも開放
させるようにしている。
次に本実施例の作用を説明する。
スワールチャンバ形状に形成された吸気ボート（図示せ
ず）からシリンダ４内に燃焼用空気が供給されると、こ
の燃焼用空気は、シリンダ４と第１燃焼室７の開口との
比に応じた強度で第１燃焼室７内に流入し、突出部１２
及び側壁部１０ａに沿って円周方向に旋回する。圧縮行
程終期に窪み９の開口用りに分布している燃焼用空気は
、シリンダヘッド１とピストン５の頂面８との間のクリ
アランスの消失に伴い半径方向内方へ送り出されて第１
燃焼室７内に流入し、第１燃焼室７内の側壁部１０ａ側
で上下方向に旋回する。すなわち第１燃焼室７の突出部
１２側にはスワール流が生成され、第１燃焼室７の側壁
部１０ａ側にはスキ・ンシュ流が生成される。燃料圧力
室２９内に供給される燃料の圧力は、機関に同期させて
駆動される燃料噴射ポンプ（図示せず）により支配され
る。
つまり燃料噴射ポンプの送油率が低い時は燃料圧力室２
つの圧力は低くなり、燃料噴射ポンプの送油率が高い時
は燃料圧力室２９の圧力は高くなる。
また燃料噴射ポンプの送油開始時期は、ピストン５の圧
縮上死点手前で第１噴口３０を開とする時期に決定され
ている。したがって圧縮上死点手前で、燃料圧力室２９
の圧力が第１リターンスプリング４２の開弁圧力に達す
ると第１噴口３０が開放されて第１燃焼室７の側壁部１
０ａ（１１へ燃料噴霧が供給されるようになる。この燃
料噴霧は、第１燃焼室７内の高温な雰囲気によって蒸発
されると同時に、スワール流及びスキッシュ流の撹拌を
受けて空気と積極的に混合され予混合気として側壁部１
０ａ１ｍ及び突出部１２周りに分散１分布される。予混
合気に着火が生じると火炎は他の分散分布されている予
混合気に速やかに伝播される。
この第１０ｊｔ口３０のみの燃料噴射は、噴口停台軸部
３１によって第１噴口３０が閉じられている間、継続さ
れる。燃料圧力室２９の圧力が、第２リターンスプリン
グ４３の開弁圧力を越えると、第１噴口３０のみならず
第２噴口３２も開放されるようになり、この圧力で初め
て第２燃焼室１３内に燃料噴霧が供給される。この時、
突出部１２の温度及び第１燃焼室７内の温度は、第１燃
焼室７の燃焼により昇温されているため、小さな容積の
第１燃焼室７内に供給された燃料噴霧は、瞬時のうちに
予混合気化して急速に燃焼する。そして燃焼に伴う圧力
の上昇に応じて燃焼ガス噴出口１５から第１燃焼室７内
へ燃焼ガスを勢いよく噴出する。
燃焼ガスは、第１燃焼室７を撹拌し煤を攪拌するため、
拡散燃焼期におけるスモーク（黒煙）は著しく減少する
。
尚、第１噴口３０の口径、形成数及び第２噴口３２の口
径は燃焼に好適となるように定め、燃焼ガス噴出口１５
は、半径方向に開口するものに限らず、突出部１２の接
線方向に開口するように形成することも可能である。
［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように本発明によれば第
１燃焼室の拡散燃焼期に第１燃焼室を攪拌できスモーク
排出量を著しく減少させることができ、燃費を向上させ
ることができ、そして２系統の噴射系を用いずに１つの
燃料噴射ノズルで第１燃焼室及び第２燃焼室に時間差を
もたせて燃料を噴射できるため、大幅なコストダウンを
達成できるという、潰れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の好適一実施例を示す断面図、第２図は
第１図の要部詳細断面図である。 図中、５はピストン、７は第１燃焼室、１２は突出部、
１３は第２燃焼室、１４は燃料導入口、１５は燃焼ガス
噴出口、１６は燃料噴射ノズル、３０は第１噴口、３２
は第２噴口である。 特許出願人　　いすゾ自動車株式会社 代理人弁理士　絹　谷　　信　雄

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、ピストン頂部にこれを窪ませて第１燃焼室を設け、
    該燃焼室の底部中央部に、内部に第２燃焼室を区画した
    突出部を設け、該突出部の頂部に燃料導入口を開口する
    と共に側部に燃焼ガス噴出口を開口し、第１燃焼室内を
    臨ませて第１燃焼室内に燃料を供給するための第１噴口
    と第１燃焼室の拡散燃焼期に上記燃料導入口に燃料を供
    給するための第２噴口とを有して構成した燃料噴射ノズ
    ルを配設したことを特徴とするディーゼル機関。
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